攔河閘對河道生態的影響分析及運行優化探討

韓夢君

（新疆塔里木河流域干流管理局, 新疆 庫爾勒 841000）

0 前言

攔河閘建筑物常建于天然河道上，在河道運行中發揮著水位調節、下泄水量控制、防洪、擋潮、蓄水、灌溉等重要作用，但同時也對河道生態環境存在一定影響。攔河閘一般選址于順直河道、河床穩定且斷面單一的河段，在枯水期，關閉攔河閘閘門，可使上游水位抬高，為灌溉、發電、供水等提供條件；在洪水期，開啟攔河閘閘門泄洪，上游水位便能降至汛限水位以下，并通過控制下泄水量使其低于下游河道安全泄洪量，再通過排淤排沙作用實現河床水沙平衡。

1 攔河閘運行的生態影響

攔河閘建設與運行將對河道生態產生一定程度影響，打破河道原有的生態平衡，為此，必須全面了解攔河閘對河道生態環境可能產生的影響，實現攔河閘運行的優化。

1.1 積極影響

1.1.1 提升河道防洪排澇能力

攔河閘由上游連接段、閘室、下游連接段三部分構成（圖1），其中，閘室是攔河閘的主體，由底板、閘墩、閘門、工作橋及胸墻等構成，起著擋水及水流調節作用。上游連接段包括鋪蓋、護底、護坡、翼墻等部分，發揮著滲徑延長防滲及防沖等作用。下游連接段由消力池、海漫、防沖槽及翼墻、護坡等構成，能起到承受水流沖刷的作用。河道內修建攔河閘等擋水建筑物，能改變過去攔河堵壩蓄水[1]的局面，通過水閘的調節，能提升河道防洪排澇行洪能力，減少拆壩、堵壩等對人力、物力和財力的消耗。

1.1.2 灌溉供水

攔河閘一般具有防洪、灌溉、供水、發電等功能，通過灌溉改善灌區生態條件，滿足作物生長基本用水條件，為灌區農業穩產增產提供保證，此外，還為城鎮工農業供水創造條件。

圖1 攔河閘組成示意圖

1.1.3 保護生態環境

攔河閘修建、庫區蓄水后，水平面上升，水面積擴大，水流流速減緩，在原河道的深潭和淺灘將重新形成新的深水區與淺流區，攔截水中浮游生物所需的營養物質，改善水生餌料生物的生存環境，促進浮游生物生長和種群數量的增加，河堤淤泥還能為水生物提供良好的繁衍環境，擴大兩棲生物的生存空間。此外，過壩水流所產生的摻氧凈水[2]作用對魚類等水生物生長也十分有利。

1.2 消極影響

1.2.1 降低河道自凈納污能力

攔河閘的修建必將影響和改變原河道形態、水流流態，甚至會導致河道淤積，引起河道蓄水行洪能力降低。隨著河道水流流速的下降，水體自凈納污能力弱化，水體所能容納化學需氧量逐漸低于排污量。即使在攔河閘建筑物不產生污染物的情況下，水體自凈能力的降低會加劇河道污染。此外，在枯水期，河道下游生態用水因攔河閘蓄水引水而減少，很容易引起水體富營養化，進一步降低河道納污能力。

1.2.2 阻礙魚類洄游

攔河閘建筑物修建時，若未設過魚通道，將阻礙魚類等水生物洄游繁殖，部分水生物經由引水閘游至田間或渠道后干涸死亡，破壞河道生態平衡。

1.2.3 泥沙淤積

攔河閘如忽略河道水庫的調節作用而運行及調度管理，或是未能避開大河沙峰引水，也沒有控制入渠泥沙，在洪峰期敞開大閘關閉進水閘，控制水位，借助洪峰流量沖洗閘前淤泥，則這種在洪峰期大流量引高含沙量洪水的做法必然會加劇下游河道泥沙淤積。與此同時，洪峰期內攔河閘前壅水，降低洪水流速，泥沙落淤，隨著落洪期壓閘水位升高，引水流量增大，閘前泥沙大量進入下游干渠，進一步提高入渠泥沙濃度。

2 河道生態運行優化

2.1 建立科學的評估制度，調整攔河閘運行模式

通過對攔河閘現有功能及其對河道生態環境影響的評估，實行水污染聯防并制定攔河閘應急調度預案，調整攔河閘運行模式，對于已經基本喪失行洪、蓄水、灌溉等功能的攔河閘或對河道生態十分不利的攔河閘建筑物，應及時拆除。通過攔河閘運行模式的改變，河道連通性逐漸恢復，水體流動性及自凈能力逐漸增強。從防洪度汛、蓄水灌溉、供水等角度實行水污染聯合防治，杜絕污染物長期滯留，應用清水稀釋并注重河道干流自凈能力的發揮，促使污染物及時降解[3]。同時，實施高濃度污染物錯峰調度，防止污染物疊加，緩解其對下游河道水體的不利影響。此外，制定攔河閘應急調度預案，在汛期開啟閘門之前就開始應急調度，以水資源優化配置目標代替傳統的防洪調度，進行污染物下泄方案比選，選擇對河道生態影響最小的方案，預防污染物下泄所引發的水污染事件。

2.2 通過改擴建凸顯攔河閘的生態功能

2.2.1 增加過魚通道設置

對于無沖砂泄洪閘的單一攔河壩，應當在壩底部位增設過魚通道，并根據河道生態用水規模及魚類生物過壩要求進行通道尺寸設計，既能保證枯水期魚類生物過壩及洄游，又能滿足下游河道生態用水所需，還能起到輸沙防淤的作用。

攔河閘魚道設計可以采用傳統的過魚通道，也可以采用垂直升降式過魚通道設施，兩種設計在結構、關鍵技術、建造成本、過魚率、運行管理、適用范圍等方面存在較大差異（表1），攔河閘建筑物在魚道建造前，必須進行魚類行為學研究，深入分析各種魚類及水生物的生態習性、溯游能力等，通過構建擬選擇魚道物理模型進行過魚效果評價，并進行過魚通道設施設計的綜合比選，魚道建造過程中在魚類洄游通道正確設置進出口。

2.2.2 設置攔魚網

對于灌溉用攔河閘，一般采用進水閘自流引水方式，大量魚類生物在輸水季從進水閘進入渠道后游至田間干涸而死，為防止這種情況的發生，可以在進水閘引水口前設置攔魚網，促使魚類生物繞開進水閘而進入過魚通道。

表1 不同過魚通道設計的比較

2.3 建設生態友好型攔河閘

在攔河閘設計階段考慮其功能的同時，盡可能兼顧其生態影響，減小攔河閘建筑物對河道生態所造成的不利影響，借鑒國外先進經驗，例如泰晤士河擋潮閘設計，不僅外形美觀，不阻斷河道，還增設通航孔與旋轉升降扇形閘門，將擋潮閘建設對河道生態的不利影響降至最低范圍。又如鹿特丹擋潮閘包含了水平旋轉的弧形閘門設計，外觀獨特，閘門常年開啟，擋潮時將閘門旋轉，擋潮閘的建設對整個河道生態及通航影響較小。再如我國蘇州河水閘平時閘門平臥水底，潮汛時閘門翻立，發揮擋潮和控制水位的作用；京杭運河常州新閘閘門可浮動旋轉啟閉，平時閘門開啟，倚靠于岸邊門庫，對整條運河運行沒有任何阻隔，汛期便旋轉至關閉檔位，發揮擋洪作用。

2.4 建設梯級攔河閘，實現聯合調度

過去常年有水的流域河道目前由于季節性缺水已經都成為季節性河道和排污河道，洪水資源化是恢復河流運行能力的可行之策，具體而言，可以在沿河修建梯級攔河閘，建成人工湖面，美化環境的同時恢復河道水量；也可以在中下游河道，充分利用中小洪水不同步的特性，進行聯合調度，盡可能將洪水滯留蓄積于河道內，解決河道生態問題。針對攔河閘河口的淤積及由此引發的一系列生態問題，可以利用攔河閘以上水量，定期開閘放水，集中下泄。

3 結論

綜上所述，攔河閘擋水建筑物在發揮灌溉、供水、蓄洪功能的同時還會對河道生態造成不利影響，為此必須從規劃設計、可行性論證、改擴建、調度運行等方面采取工程與非工程措施減少攔河閘對河道生態的不利影響，并對已建攔河閘的生態影響進行重新評估，不斷優化其運行。